基于3D扫描技术的裤结构虚拟设计与2D纸样转换

韦欢芸+周莉

摘要：文章通过对着裤装的3D扫描实验，提取关键部位裤结构线条进行虚拟设计，形成一个可以根据设计意图随意调整尺寸的虚拟模型。并结合逆向工程转换为2D纸样，为解决服装设计与样板转换平台研究提供一个新的思路。

关键词： 三维扫描；虚拟模型；逆向工程；2D纸样

中图分类号：TS941.26 文献标志码：A

Virtual Design of Trousers Pattern Based on 3D Scanning Technology and Related 2D Templates

Abstract： In this paper， based on a set of experiments on three-dimensional scanning of a dressed mannequin and by extracting key parts curves， a virtual trousers model whose size can be adjusted according to design was developed； and by using reverse engineering techniques， related 2D templates were obtained， offering an innovative solution to the study on the conversion between design and templates.

Key words： 3D scanning； virtual mannequin； reverse engineering； 2D template

三维扫描对人体数据的采集和分析，其最大的优势表现在对一些很难人工采寸部位的形态和尺寸精确度上的数据提取。通过对着裤装的三维扫描，提取关键部位曲线进行虚拟建模，结合逆向技术解决设计与样板转换的新思路，是服装技术革新、提高生产效率的趋势；也是市场企业进行在线预售，实现零库存经营的新营销模式。

1 研究思路和方法

1.1 虚拟设计

虚拟设计是由多学科、先进知识形成的综合系统技术。其本质是以计算机支持的仿真技术为前提，在产品设计阶段，实时地、并行地模拟出产品开发全过程及其对产品设计的影响，预测产品性能、产品制造成本、产品的可制造性、产品的可维护性和可拆卸性等，从而提高产品设计的一次成功率，以达到产品的开发周期及成本的最小化、产品设计质量最优化、生产效率的最高化。

1.2 实验条件

1.2.1 非接触式三维人体扫描系统

非接触式三维人体测量技术，通过应用光敏设备捕捉投射到人体表面的光（激光、白光及红外线）在人体上形成的图像，描述人体三维特征。三维非接触式扫描系统具有扫描时间短、精确度高、测量部位多等多种优于传统测量技术和工具的特点。

1.2.2 逆向工程技术

逆向工程（Reverse Engineering， RE）是一种产品设计技术再现过程，即对一项目标产品进行逆向分析及研究，从而演绎并得出该产品的处理流程、组织结构、功能特性及技术规格等设计要素，以制作出功能相近，但又不完全一样的产品。简而言之，就是根据已经存在的产品模型，反向推出产品设计数据（包括设计图纸或数字模型）的过程。

1.2.3 DCTT 三维设计生成二维平面样版

DCTT（Design Concept Tech Tex）是法国Lectra专为工业面料市场所设计的、可从三维模型设计制作开发样版的解决方案。采用DCTT只需在三维模型上画出样版边界线（缝合线）再将之自动展开为二维样版形状即可用于样品制作，同时可测量样版变形程度、松紧度、周长及面积以供可行性研究及成本计算评估，修改样版或形状以使成品尽可能接近产品技术规格要求。

1.3 工作流程

整个裤结构研究工作流程包含 4 个部分：三维扫描阶段得到点云数据图，逆向工程阶段完成对原始数据的提取和处理，数据建模阶段生成CAD软件可读取的模型格式，虚拟设计阶段完成从3D到2D的转换过程。

2 裤结构虚拟设计实验

2.1 实验流程（图 2）

本次实验中，选取的人体模型为女性160/84A体型。扫描所得的点云数据图，通过匹配的数据处理软件进行数据采集和切面曲线提取，建立人体与服装的曲线参数关系，生成着装模型；以此为基础，进行尺寸调节和款型虚拟设计，最终拓展成2D纸样。

2.2 设计类型（图 3）

在基础裤结构模型的基础上，通过改变B样条曲线的曲率参数，可以调整裤子合体度；通过改变B样条曲线纵向数值，可以调整裤子的长短；通过改变B样条曲线的横向数值，可以调整裤子外廓形。

当然，细节、色彩、图案和结构线是在这 3 个方面的基础下进行局部细化，就可以得到变化丰富的3D裤结构虚拟设计模型，经过DCTT的处理，就可以生成2D样版，大大缩短产品设计周期和制作成本。

2.3 技术改进

（1）在进行三维扫描时，裤裆下部的形态不够完整，需要经验进行填充。

（2）裤结构曲线的拟合精度还需加大，本实验中的裤结构模型在虚拟设计过程中的变化范围还需扩展，才能满足丰富的设计变化。

（3）DCTT着装模型生成过程中，对于服装是一个极其理想的静止状态进行，缺乏对动态模型的评价归纳及模型影响因子的分析。

（4）利用本实验进行在线虚拟预售，还需要3D设计软件如Maya进行材质的优化，才能有真实的外观和视觉体验。

3 结论

服装是技术与艺术的完美结合，科技带来艺术形式百花齐发和生产效率的大幅提升不容忽视。3D虚拟设计不但可以实现现有结构的再现，更是现阶段难以预料和实现的形态最先进的表达方式，我们期望在不久的将来，人们能在N维空间全方位地认识自己、解构服装，真正实现快时尚。同时，结合3D设计软件进行服装模型的表面渲染，使在线显示更加逼真，是电商预售新模式、实现零库存的有利手段。

参考文献

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